模板 原料 酶 产物 碱基配对 引物 双链均复制 dNTP(N=A、T、C、G) 依赖DNA的DNA聚合酶（DDDP） 子代双链DNA A＝T、G≡C 需要 仅模板链转录 NTP(N=A、U、C、G) 依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP） mRNA tRNA rRNA等 A＝U、G≡C、T＝A 不需要 二、 不对称转录的特点 ? 结构基因：能转录出RNA的DNA区段。 ? 不对称转录：转录的选择性。
? 模板链：DNA双链中按碱基配对规律指引转录生成RNA的一股单链。 ? 编码链：DNA双链中，与模板链对应的另一条链。 三、 原核生物与真核生物的RNA聚合酶 原核生物的RNA聚合酶 见表11-2。
表11-2 原核生物的RNA聚合酶
亚基 α β β’ σ 酶分子中的亚基数 2 1 1 1 功 能 决定哪些基因被转录 结合DNA模板（开链） 辨认起始点 说 明 转录时不脱落 是RNA-pol与DNA模板结合相依附的组分，也参与转录全过程 转录延长时脱落 与转录全过程有关（催化） 利福平或利福霉素的作用位点 ? 由ααββ’构成的聚合酶称为聚合酶的核心酶 ? 由ααββ’ζ构成的聚合酶称为聚合酶的全酶
真核生物的RNA聚合酶 见表11-3。
表11-3 真核生物的RNA聚合酶 RNA聚合酶I RNA聚合酶II RNA聚合酶III 酶分子中的亚基数 多个 多个 多个 功 能 生成45S-rRNA 生成hnRNA 生成5-SrRNA、tRNA、snRNA 对鹅膏蕈碱反应 耐受 极敏感 中度敏感
模板与酶的辨认结合
? 操纵子：每一个转录区段可视为一个转录单位。 ? RNA聚合酶与启动子区域结合起始转录。
? -35区的一致性序列：TTGACA，是RNA-pol对转录起始的辨认位点。
? -10区的一致性序列：TATAAT，称为Pribnow盒。形成稳定的酶-DNA复合物，开始转录。 四、 原核生物的转录过程 转录起始
? 转录起始复合物＝RNA-pol(ααββ’ζ)-DNA-pppGpN-OH 3’。 ? 原核生物需要ζ因子辨认转录起始点。 ? 被辨认的区域就是-35区的TTGACA序列。
? 转录起始的第一核苷酸以GTP或ATP常见，又以GTP更为常见。 ? 第一个磷酸二酯键生成后，ζ因子即从转录起始复合物上脱落。 转录延长
? 转录延长的反应式：（NMP）n + NTP -----→(NMP)n+1 + PPi。 ? 转录空泡：酶-DNA-RNA形成的转录复合物。
? 核酸碱基配对的稳定性： G≡C ＞ A＝T ＞A＝U。 ? 转录产物的延长方向是5’→3’。 转录终止
? 依赖Pho的转录终止
? Pho因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质。
? Pho因子能结合RNA，又以对polyC的结合力最强。 ? Pho因子还有ATP酶活性和解螺旋酶活性。 ? 非依赖Pho的转录终止
? DNA模板上靠近终止处的特殊碱基序列，转录出RNA后，形成特殊的结构来终止转录。
五、 真核生物的转录过程 转录起始
? -25区域的TATA序列，启动子的核心序列，称为TATA盒。
? 顺式作用元件：DNA分子上具有的可影响（调控）转录的各种组分，包括
? 启动子、增强子、沉默子
? 反式作用因子：能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质
? 转录因子：能直接、间接结合RNA聚合酶反式作用因子。
? 上游因子：与上游序列如GC、CAAT等顺式作用元件结合的蛋白质。
? 诱导因子：能结合应答元件，只在某些特殊生理情况下才被诱导产生的。 ? 转录起始前复合物（PIC）：ⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合体 转录延长 “一有一无”
? 有核小体移位和解聚现象。 ? 无转录与翻译同步的现象。 转录终止
? 转录终止的修饰点：读码框架的下游的一组共同序列AATAAA，再下游还有相当多的GT序列 六、 真核生物的转录后修饰 真核生物mRNA的转录后加工 ? 首尾的修饰
? 5’端修饰是加上GpppmG—的帽子结构，在核内完成。 ? 3’端修饰是加上聚腺苷酸尾巴（polyAAAAAA），在核内完成。 ? 维持mRNA作为翻译模板的活性，增加本身稳定性。
? 组蛋白基因的转录产物，初级或成熟的，都没有polyA尾巴。 ? mRNA的剪接
? hnRNA和snRNA
? hnRNA：核内的初级mRNA，和DNA模板链可以完全配对。
? 断裂基因：真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而
成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质。 ? snRNA：核内小RNA，尿嘧啶含量最丰富。
? snRNP：由snRNA和核内蛋白质组成小分子核糖核蛋白体，作为RNA剪接的场所。 ? 外显子定义：在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列 ? 内含子定义：隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列
分类：根据基因的类型和剪接的方式，分为四类
? 第I类：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物的rRNA基因。 ? 第II类：也发现于线粒体、叶绿体中，转录产物是mRNA。
? 第III类：是常见的形成套索结构后剪接，大多数的mRNA基因有些类内含子。 ? 第IV类：是tRNA的基因及其初级转录产物中的内含子，剪接过程需要酶和ATP。 ? mRNA的剪接：去除初级转录产物上的内含子，把外显子连接为成熟的RNA的过程。
? 剪接接口：5’GU??AG-OH-3’序列，又称为边界序列。 ? 二次转酯反应：剪接过程的化学反应。
? mRNA的编辑：是遗传信息在转录水平上发生改变，由一个基因产生不止一种蛋白质的现象
? 分化加工：基因的编码序列经过转录后加工，可有多用途分化。
tRNA的转录后加工
? 由RNA-pol Ⅲ催化生成。
? 5’端前导序列由RNaseP切除，该酶的辅酶是由300个核苷酸的RNA所组成。 ? 3’端由tRNA核苷酸转移酶加入CCA-OH作为末端。 ? 还包括稀有碱基的生成
⑴甲基化；⑵还原反应；⑶核苷内的转位反应；⑷脱氨反应；⑸加CCA-OH的3’端 rRNA的转录后加工
? 真核生物核内的45S的转录产物，是三种rRNA的前身。 ? 小亚基的是18S-rRNA。
? 大亚基的是5.8S、28S的rRNA。 核 酶
? 定义：具有催化活性的RNA。
? 通常为60核苷酸左右，包括有催化部分和底物部分。 ? 含有RNA的酶：端粒酶、snRNP、核酶。 第十二章
一、参与蛋白质生物合成的体系 mRNA是翻译的模板
? 顺反子：编码一个多肽的遗传单位。
? 多顺反子：原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关
的蛋白质。
? 单顺反子：真核生物的一种mRNA只编码一种蛋白质。
? 遗传密码：在mRNA信息区，相邻3个核苷酸组成1个三联体的遗传密码，编码一个氨基酸或一种信
号。
? 开放阅读框（ORF）：从5’端起始密码子AUG到3’端终止密码子间的核苷酸序列，各三联体密码连
续排列编码一个蛋白质多肽链。 遗传密码
? 起始密码：AUG。
? 终止密码：UAA、UGA、UAG。
? 遗传密码的连续性：ORF中的密码子无间断也无交叉。
? 遗传密码的简并性：除甲硫氨酸与色氨酸只对应一个密码子，其他氨基酸都至少有两个密码子编码。 ? 遗传密码的通用性：从原核生物到人类，密码子都通用。 ? 遗传密码的摆动性：见表12-1。
表12-1 密码子与反密码子的摆动性 tRNA反密码子上第1位碱基 mRNA密码子上第3位碱基 I U、C、A U A、G G U、C A U C G
核糖核蛋白体是多肽链合成的装置
原核、真核生物核糖核蛋白体的组成见表12-2。
表12-2 原核、真核生物核糖核蛋白体的组成
核蛋白体 S值 rRNA 蛋白质 70S － － 原核生物 小亚基 30S 16S 21种 大亚基 50S 5S、23S 36种 核蛋白体 80S － － 真核生物 小亚基 40S 18S 33种 大亚基 60S 5S、5.8S、28S 49种
tRNA与氨基酸的活化
? 氨基酸的活化过程： 氨基酸 + tRNA + ATP → 氨基酰-tRNA + AMP + PPi。 ? 活化过程的关键酶： 氨基酰-tRNA合成酶，催化时消耗两个高级磷酸键。 ? 起始肽链合成时的氨基酰-tRNA
表12-3 原核生物与真核生物翻译起始与延长时的氨基酸酰-tRNA 原核生物 真核生物 fMet-tRNAi f(N-formyl methionine)代表甲酰化 Met-tRNAi i(initiator)代表起始 MetMet起 始 Met-tRNAe Met-tRNAe Met-tRNAe MetMetMet延 长 e(elongation)代表延长
二、蛋白质生物合成的过程 肽链合成起始
原核生物与真核生物起始复合物形成的比较见表12-4。
? S-D序列：原核生物mRNA起始AUG上上游约8-13个核苷酸部位的一段一致性序列，富含嘌呤碱基，
是与小亚基结合的位点。
? A位：原核核蛋白体上结合氨基酰-tRNA的位点，由大小亚基蛋白共同组成。 ? P位：原核核蛋白体上结合肽酰-tRNA的位点，由大小亚基蛋白共同组成。 ? E位：排出卸载tRNA的排出位，主要是大亚基成分。
表12-4 原核生物与真核生物起始复合物形成的比较
步骤一 步骤二 原核生物起始复合物的形成 核蛋白体亚基分离 mRNA在小亚基上就位 起始氨基酰-tRNA的结合在A位 核蛋白体大亚基结合 真核生物起始复合物的形成 核蛋白体亚基分离 起始氨基酰-tRNA的结合在P位； 结合GTP，起始因子eIF-2 mRNA在小亚基上就位； 消耗ATP， 核蛋白体大亚基结合； 水解GTP 步骤三 步骤四 肽链的延长
? 核蛋白体循环：肽链的延长在核蛋白体上连续性循环进行的方式。
? 每一次核蛋白体循环有三个步骤：进位、成肽、转肽，增加一个氨基酸（见表12-5）。 ? 每增加一个氨基酸，至少消耗4个高能磷酸键（氨基酸活化时两个，进位转位各一个） ? 肽链合成的延长因子的生物功能见表12-6。
表12-5 原核生物的核蛋白体循环过程 概 念 进 位 成 肽 转 肽 起始二肽酰-tRNA-mRNA相对移进入P位，卸载的tRNA移入E位 根据mRNA下一组遗传密码指转肽酶催化的肽键形成导，使相应氨基酰-tRNA的结过程 合在A位，又称注册
需要的延长因子 EF-T 是否耗能 GTP水解 ―― ―― 表12-6 肽链合成的延长因子 EF-G GTP水解 原核生物翻译延长因子 EF-Tu EF-Ts EF-G 调节亚基 生物功能 促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTP 有转位酶活性，促进二肽酰-tRNA-mRNA相对移进入P位，卸载的tRNA移入E位 对应真核生物翻译延长因子 EF-1-α EF-1-βγ EF-2 肽链合成的终止
? 核蛋白体A位出现终止密码时，合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出mRNA，核蛋白体大小亚基分离。 ? 终止过程相关的蛋白因子为释放因子(RF)。原核生物的三种释放因子的比较见表12-7。
表12-7 原核生物的三种释放因子
释放因子 RF-1 RF-2 RF-3 功 能 特异识别UAA、UAG 特异识别UAA、UGA GTP酶活性 终止过程 RF-1或RF-2结合终止密码后触发核蛋白体构象，诱导转肽酶转变为酯酶活性，合成的肽链释出
三、蛋白质合成后加工和输送
多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质
? 分子伴侣 (molecular chaperon) ： 分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别肽链的非天然构
象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。
? 蛋白二硫键异构酶 (protein disulfide isomerase, PDI)：二硫键异构酶在内质网活性很高，可在
较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。
? 肽-脯氨酰顺反异构酶 (peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI)：多肽链中肽酰-脯氨酸间形
成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别，肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。 一级结构的修饰
? 去除N端的甲酰基、蛋氨酸或N端附加序列。
? 个别氨基酸的共价修饰，如磷酸化、羟基化、甲基化等。 ? 多肽链的水解修饰，如酶原水解生成有活性的酶。 空间结构的修饰
? 亚基聚合：针对具有四级结构的蛋白质而言。 ? 辅基连接，针对结合蛋白而言。 ? 疏水脂链的共价连接。 蛋白质合成后的靶向输送
? 靶向输送：蛋白质合成后经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的目标地点的过程（见表
12-8）。
? 信号序列：所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为N端特异氨基酸序列，引导蛋白质
转移到细胞的适当靶部位，是决定蛋白靶向输送特性的最重要元件。
表12-8 三种靶向蛋白的输送过程 步骤 步骤一 步骤二 进入内质网（ER）的过程 胞液核蛋白体上合成N端信号肽等氨基酸 SRP结合信号肽 进入线粒体的过程 新生蛋白结合HSP70或MSF转运到线粒体 信号序列识别受体 进入细胞核的过程 蛋白结合输入因子αβ后导向核膜的核孔 GTP水解供能，使蛋白进入